(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) T3 (51) Int. Cl. H04J11/00 H03D1/00 ( ) ( ) (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej Europejski Biuletyn Patentowy 2010/14 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: Iteracyjne wykrywanie i dekodowanie w systemie komunikacyjnym mimo (30) Pierwszeństwo: US P US P US (43) Zgłoszenie ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2008/34 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 09/2010 (73) Uprawniony z patentu: Qualcomm Incorporated, San Diego, US (72) Twórca (y) wynalazku: PL/EP T3 Kadous Tamer, San Diego, US (74) Pełnomocnik: Polservice Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o. rzecz. pat. Własienko Józef Warszawa skr. pocz. 335 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 2 Opis Zastrzeżenie pierwszeństwa w ramach 35 U.S.C [0001] Niniejsze zgłoszenie zastrzega pierwszeństwo z tymczasowego zgłoszenia patentowego USA nr 60/501,777, złożonego 9 września 2003 oraz tymczasowego zgłoszenia patentowego USA nr 60/531,391, złożonego 19 grudnia Tło wynalazku I. Dziedzina [0002] Niniejszy wynalazek dotyczy zasadniczo komunikacji, a w szczególności technik transmisji danych w wieloantenowym systemie komunikacyjnym MIMO (multiple-input multiple-output). II. Tło [0003] System MIMO wykorzystuje liczne (N T ) anteny nadawcze i liczne (N R ) anteny odbiorcze do transmisji danych i oznaczony jest jako system (N T,N R ). Kanał MIMO tworzony przez N T anten nadawczych i N R anten odbiorczych może zostać rozłożony na N S przestrzennych kanałów, gdzie N S min {N T,N R }. System MIMO może zapewnić zwiększoną pojemność transmisji, jeśli do transmisji danych wykorzystuje się N S przestrzennych kanałów utworzonych przez liczne anteny nadawcze i anteny odbiorcze. [0004] Głównym wyzwaniem dla systemu MIMO jest dobór odpowiedniej szybkości transmisji danych na podstawie warunków kanału. Określenie szybkość transmisji może tu oznaczać szczególną szybkość transmisji danych lub przepływność bitów informacji, szczególny schemat kodowania, szczególny schemat modulacji, szczególną wielkość pakietu danych i temu podobnie. Celem doboru szybkości jest zmaksymalizowanie przepustowości w N S przestrzennych kanałach, z jednoczesnym zachowaniem pewnych celów związanych z jakością, które można ilościowo określić za pośrednictwem szczególnej pakietowej stopy błędów (na przykład PER o wartości 1%). [0005] Pojemność transmisji kanału MIMO zależna jest od stosunków sygnału użytecznego do szumów i sygnałów zakłócających (SNR) osiąganych przez N S przestrzennych kanałów. Współczynniki SNR zależą z kolei od warunków kanałów. W jednym z tradycyjnych systemów MIMO nadajnik dokonuje kodowania, modulacji, a także przesłania danych zgodnie z przepływnością, dobraną na podstawie modelu

3 3 statycznego kanału MIMO. Dobrą wydajność można uzyskać, jeśli model jest dokładny oraz jeśli kanał MIMO jest stosunkowo statyczny (to znaczy nie podlega zmianom w czasie). W innym tradycyjnym systemie MIMO odbiornik dokonuje estymacji kanału MIMO, dobiera odpowiednią szybkość na podstawie estymat kanału i wysyła wybraną szybkość do nadajnika. Nadajnik dokonuje następnie przetwarzania danych i przesyła je zgodnie z wybraną przepływnością. Wydajność tego systemu zależy od charakteru kanału MIMO i dokładności estymat kanału. [0006] Dla obydwu opisanych wyżej tradycyjnych systemów MIMO nadajnik obrabia zwykle i transmituje każdy pakiet danych z szybkością wybraną dla tego pakietu. Odbiornik dekoduje każdy pakiet danych przesłany przez nadajnik i stwierdza czy pakiet ten jest dekodowany prawidłowo czy błędnie. Odbiornik może wysłać z powrotem sygnał potwierdzenia (ACK), jeśli pakiet zdekodowany został poprawnie lub negatywnego potwierdzenia (NAK), jeśli pakiet zdekodowano błędnie. [0007] Nadajnik może dokonać retransmisji każdego pakietu danych zdekodowanego błędnie przez odbiornik, w całości, po odebraniu, dla tego pakietu, sygnału NAK z odbiornika. [0008] Osiągi obydwu opisanych wyżej systemów MIMO są wysoce uzależnione od precyzji doboru szybkości. Jeśli wybrana szybkość dla pakietu danych jest zbyt zachowawcza (na przykład ze względu na to, że faktyczna wartość współczynnika SNR jest lepsza niż estymata SNR), wówczas system zużywa nadmierne swoje zasoby do dokonania transmisji pakietu danych i pojemność kanału nie jest w pełni wykorzystana. Przeciwnie, jeśli wybrana szybkość dla pakietu danych jest zbyt agresywna, wówczas pakiet ten może być dekodowany z błędem przez odbiornik i zasoby systemu mogą być zużyte na retransmisję tego pakietu danych. Dobór szybkości dla systemu MIMO stanowi wyzwanie, ze względu na 1) większą złożoność estymacji kanału dla kanału MIMO oraz 2) zmienny w czasie i niezależny charakter licznych przestrzennych kanałów kanału MIMO. Istnieje więc zapotrzebowanie na techniki wydajnej transmisji danych w systemie MIMO, które nie wymagają precyzyjnego doboru szybkości w celu uzyskania dobrej wydajności. W artykule "A Novel HARQ and AMC Scheme Using Space-time Block Coding and Turbo Codes for Wireless Packet Data Transmission", IEEE, vol. 2, 9 kwietnia 2003, strony , opisano kombinacyjny schemat dla technik Hybrid ARQ oraz Adaptive Modulation and Coding (AMC) (Adaptacyjna Modulacja i Kodowanie) z

4 4 blokowym kodowaniem przestrzenno-czasowym (Space-Time Block Coding, STBC) oraz kodami Turbo dla bezprzewodowej pakietowej transmisji danych. [0009] W dokumencie EP-A (Hughes Electronics Corp. US), 17 stycznia 2001, przedstawiono system MIMO z iteracyjnym wykrywaniem i dekodowaniem MMSE. Istota wynalazku [0010] Zgodnie z aspektami wynalazku, przedstawiono sposób odbioru transmisji danych w bezprzewodowych komunikacyjnych systemach MIMO według zastrzeżenia 1, a także odpowiedni odbiornik według zastrzeżenia 3. [0011] Przedstawiono tutaj techniki służące do wykonywania przyrostowej nadmiarowej transmisji (IR) w systemie MIMO. Początkowo odbiornik lub nadajnik w systemie MIMO dokonuje estymacji kanału MIMO i dobiera odpowiednią szybkość transmisji danych w kanale MIMO. Nadajnik zaopatrywany jest z wybraną szybkością, jeśli odbiornik dokonuje wyboru szybkości. [0012] Nadajnik korzystnie dokonuje przetwarzania pakietu danych (na przykład dokonuje kodowania, partycjonowania, przeplatania i modulacji) w oparciu o wybraną szybkość i otrzymuje liczne (N B ) bloki symboli danych dla pakietu danych. Pierwszy blok symboli danych zawiera zwykle wystarczającą informację służącą do umożliwienia odbiornikowi odzyskania pakietu danych w sprzyjających warunkach kanału. Każdy z pozostałych bloków symboli danych zawiera dodatkowy nadmiar mający na celu umożliwienie odbiornikowi odzyskanie pakietu danych w mniej sprzyjających warunkach kanału. Nadajnik przesyła pierwszy blok symboli danych z N T anten nadawczych do N R anten odbiorczych w odbiorniku. Następnie nadajnik przesyła pozostałe N B bloków symboli danych, po jednym bloku jednorazowo, aż pakiet danych zostanie prawidłowo odzyskany przez odbiornik lub przesłane zostaną wszystkie N B bloki. [0013] Jeśli jednocześnie przesyłane mają być liczne (N P ) bloki symboli danych dla N P pakietów danych z N T anten nadawczych, wówczas nadajnik korzystnie przetwarza dodatkowo te N P bloków symboli danych, tak iż N P pakiety danych podlegają podobnym warunkom kanału. Pozwala to na zastosowanie jednej szybkości dla wszystkich pakietów danych przesyłanych jednocześnie w kanale MIMO.

5 5 [0014] Odbiornik korzystnie otrzymuje odebrany blok symboli dla każdego bloku symboli danych przesyłanych przez nadajnik. Odbiornik dokonuje wykrywania każdego odebranego bloku symboli w celu otrzymania wykrytego bloku symboli, który jest estymatą odpowiedniego bloku symboli danych. Odbiornik dokonuje wówczas przetwarzania (na przykład dokonuje demodulacji, przeplatania odwrotnego, odtworzenia i dekodowania) wszystkich wykrytych bloków symboli otrzymanych dla danego pakietu danych i dostarcza pakiet zdekodowany. Odbiornik może wysyłać z powrotem sygnał ACK, jeśli dekodowany pakiet jest dekodowany prawidłowo oraz sygnał NAK, jeśli dekodowany pakiet jest błędny. Jeśli dekodowany pakiet jest błędny wówczas odbiornik powtarza procedurę przetwarzania, gdy uzyskiwany jest inny odebrany blok symboli dla innego bloku symboli danych przesyłanego przez nadajnik. [0015] Odbiornik może także odzyskiwać pakiet danych z wykorzystaniem iteracyjnego schematu wykrywania i dekodowania (IDD). Dla schematu IDD, kiedy tylko dla pakietu danych uzyskiwany jest nowy odebrany blok symboli, wykrywanie i dekodowanie wykonywane są iteracyjnie wielokrotnie (N dd ) razy dla wszystkich odebranych bloków symboli, w celu uzyskania odkodowanego pakietu. Detektor dokonuje wykrywania na wszystkich odebranych blokach symboli i dostarcza wykryte bloki symboli. Dekoder wykonuje dekodowanie na wszystkich wykrytych blokach symboli i dostarcza informacji a priori, która jest wykorzystywana przez detektor w kolejnej iteracji. Dekodowany pakiet jest generowany w oparciu o wyjście dekodera w ostatniej iteracji. [0016] Poniżej bardziej szczegółowo opisane zostaną różne aspekty i przykłady wykonania wynalazku. SKRÓCONY OPIS RYSUNKÓW [0017] Właściwości i charakter niniejszego wynalazku staną się lepiej zrozumiałe na podstawie szczególnego opisu przedstawionego poniżej wraz z rysunkami, na których zastosowano odpowiednio te same oznaczenia odsyłające w całym tekście, przy czym: Fig. 1 przedstawia schemat blokowy nadajnika i odbiornika w systemie NBMO realizującym transmisję IR; Fig. 2 przedstawia proces wysyłania i odbioru transmisji IR w systemie NBMO; Fig. 3 przedstawia schemat czasowy ilustrujący transmisję IR;

6 6 Fig. 4A przedstawia transmisyjny procesor danych (TX) w nadajniku; Fig. 4B przedstawia Turbo koder wewnątrz procesora danych TX; Fig. 5 ilustruje przetwarzanie jednego pakietu danych przez procesor danych TX; Fig. od 6A do 6D przedstawiają cztery przykłady przestrzennego procesu TX w nadajniku; Fig. 7A i 7B przedstawiają procedurę demultipleksowania odpowiednio, jednego bloku symboli danych oraz dwóch bloków symboli danych, dla przykładowego systemu MIMO-OFDM; Fig. 8A przedstawia jeden przykład wykonania odbiornika; Fig. 8B przedstawia odbiorczy procesor danych (RX) w odbiorniku z Fig. 8A; Fig. 9A przedstawia odbiornik, który realizuje iteracyjną procedurę wykrywania i dekodowania; a Fig. 9B przedstawia dekoder Turbo. SZCZEGÓŁOWY OPIS [0018] Określenie przykładowy stosowane w niniejszym opisie oznacza służący jako wzór, przykład lub ilustracja. Nie każdy przykład wykonania czy konstrukcja opisane tutaj jako przykładowe musi być koniecznie określane jako preferowane czy korzystne w porównaniu do innych przykładów wykonania czy konstrukcji. [0019] Dla systemu MIMO z liczbą N S przestrzennych kanałów można dokonać jednoczesnej transmisji N P pakietów danych z N T anten nadawczych, gdzie 1 N P N S. Dla wszystkich jednocześnie przesyłanych pakietów danych stosować można jedną szybkość, niezależnie od wartości N P. Zastosowanie jednej szybkości może uprościć proces przetwarzania wykonywany zarówno w nadajniku jak i w odbiorniku systemu MIMO. [0020] Fig. 1 przedstawia schemat blokowy nadajnika 110 i odbiornika 150 w systemie MIMO 100, realizującym transmisje w podczerwieni IR. W nadajniku 110 procesor danych TX 120 odbiera pakiety danych ze źródła danych 112. Procesor danych TX 120 przetwarza (np. formatuje, koduje, partycjonuje, przeplata i moduluje) każdy pakiet danych zgodnie z szybkością wybraną dla tego pakietu w celu otrzymania N B bloków symboli danych dla tego pakietu, gdzie N B > 1 i może zależeć od wybranej szybkości. Wybrana szybkość dla każdego pakietu danych może oznaczać przepływność danych, schemat kodowania lub szybkość kodowania,

7 7 schemat modulacji, wielkość pakietu, liczbę bloków symboli danych i temu podobne dla tego pakietu, które są oznaczone przez różne zmienne kontrolne dostarczane przez kontroler 140. Dla transmisji IR przesyła się N B bloków symboli danych dla każdego pakietu danych, po jednym bloku na raz, aż pakiet ten zostanie prawidłowo dekodowany przez odbiornik 150 lub przesłane zostaną wszystkie N B bloki symboli danych. [0021] Przestrzenny procesor TX 130 odbiera bloki symboli danych i dokonuje niezbędnego przetwarzania w celu przesłania każdego bloku symboli danych ze wszystkich N T anten nadawczych w jednej szczelinie czasowej (lub po prostu szczelinie ). Szczelina stanowi z góry określony przedział czasu dla systemu MIMO 100. Przestrzenny procesor TX 130 może dokonywać demultipleksowania, przetwarzania przestrzennego i temu podobnie, zgodnie z tym, co opisano poniżej. Dla każdej szczeliny przestrzenny procesor TX 130 dokonuje przetwarzania jednego bloku symboli danych, dokonuje demultipleksowania w pilotujących symbolach, jak jest to właściwe, i dostarcza N T sekwencji symboli transmisji do jednostki nadajnika (TMTR) 132. Każdy symbol transmisji może być dla symbolu danych lub symbolu pilotującego. [0022] Jednostka 132 nadajnika odbiera i kondycjonuje (na przykład dokonuje konwersji na postać analogową, dokonuje konwersji do wyższych częstotliwości, filtruje i wzmacnia) N T sekwencji symboli transmisji w celu uzyskania N T modulowanych sygnałów. Każdy modulowany sygnał jest następnie nadawany z odpowiedniej anteny nadawczej (nie pokazanej na Fig. 1) i za pośrednictwem kanału MIMO do odbiornika 150. Kanał MIMO zniekształca N T transmitowanych sygnałów z odpowiedzią kanału H i dodatkowo degraduje przesyłane sygnały z dodatkiem białego szumu gaussowskiego i możliwą interferencją pochodzącą od innych nadajników. [0023] W odbiorniku 150 przesyłane sygnały, w liczbie N T, są odbierane przez każdą z N R anten odbiorczych (nie pokazane na Fig. 1), zaś N R odebranych sygnałów z N R anten odbiorczych dostarczane są do jednostki odbiornika (RCVR) 154. Jednostka odbiornika 154 dokonuje kondycjonowania, digitalizacji oraz wstępnego przetwarzania każdego odebranego sygnału w celu uzyskania sekwencji odebranych symboli dla każdej szczeliny. Jednostka odbiornika 154 dostarcza N R odebranych sekwencji symbolu (dla danych) do przestrzennego procesora RX 160 oraz odebrane pilotujące symbole (dla pilota) do estymatora 172 kanału. Przestrzenny procesor RX

8 8 160 dokonuje przetwarzania (np. wykrywania i multipleksowania) N R odebranych sekwencji symboli dla każdej szczeliny w celu otrzymania wykrytego bloku symboli, który stanowi estymatę dla bloku symboli danych wysłanego przez nadajnik 110 dla tej szczeliny. [0024] Procesor danych RX 170 odbiera wszystkie wykryte bloki symboli, które zostały odebrane dla odzyskiwanego pakietu danych (to znaczy pakietu bieżącego ), dokonuje przetwarzania (na przykład demoduluje, przeplata odwrotnie, ponownie składa, a także dekoduje) te wykryte bloki symboli zgodnie z wybraną szybkością, a także dostarcza zdekodowany pakiet, który stanowi estymatę pakietu danych wysłanego przez nadajnik 110. Procesor danych RX 170 dostarcza także status zdekodowanego pakietu, który wskazuje, czy pakiet ten jest zdekodowany prawidłowo czy błędnie. [0025] Estymator kanału 172 dokonuje przetwarzania odebranych pilotujących symboli i/lub odebranych symboli danych w celu otrzymania estymat kanału (na przykład estymat wzmocnienia kanału i estymat współczynników SNR) dla kanału MIMO. Selektor szybkości 174 odbiera estymaty kanału i dokonuje wyboru szybkości dla następnego pakietu danych, który ma być przesyłany do odbiornika 150. Kontroler 180 odbiera informację o wybranej szybkości z selektora szybkości 174 oraz status pakietu z procesora danych RX 170, po czym tworzy zwrotną informację dla nadajnika 110. Zwrotna informacja może zawierać wybraną szybkość dla następnego pakietu, sygnał ACK lub NAK dla bieżącego pakietu i temu podobne. Zwrotna informacja przetwarzana jest przez przestrzenny procesor/procesor danych TX 190, a następnie poddawana kondycjonowaniu przez jednostkę 192 nadajnika, a także przesyłana za pośrednictwem zwrotnego kanału do nadajnika 110. [0026] W nadajniku 110, sygnał(sygnały) transmitowane przez odbiornik 150 są odbierane i kondycjonowane przez jednostkę 146 odbiornika i poddawane dalszemu przetwarzaniu przez przestrzenny procesor/procesor danych RX 148 w celu odtworzenia zwrotnej informacji wysłanej przez odbiornik 150. Kontroler 140 odbiera odtworzoną zwrotną informację, wykorzystuje wybraną szybkość do przetwarzania następnego pakietu danych w celu wysłania go do odbiornika 150 oraz wykorzystuje sygnał ACK/NAK do sterowania transmisją IR bieżącego pakietu. [0027] Kontrolery 140 i 180 kierują pracą w, odpowiednio, nadajniku 110 i odbiorniku 150. Jednostki 142 i 182 pamięci zapewniają magazynowanie kodów programu i danych wykorzystywanych przez kontrolery 140 i 180, odpowiednio. Jednostki 142 i

9 9 182 pamięci mogą być usytuowane wewnątrz kontrolerów 140 i 180, jak przedstawiono na Fig. 1, lub też poza tymi kontrolerami. Przetwarzające jednostki przedstawione na Fig. 1 opisano bardziej szczegółowo poniżej. [0028] Fig. 2 przedstawia sieć działań procesu 200 służącego do wysyłania i odbioru transmisji IR w systemie MEMO. Początkowo odbiornik szacuje kanał MIMO w oparciu o symbole pilotujące i/lub symbole danych odebrane z nadajnika (etap 210). Odbiornik dokonuje wyboru jednej szybkości dla transmisji danych w kanale MIMO w oparciu o estymaty kanału i wysyła wybraną szybkość do nadajnika (etap 212). Nadajnik odbiera wybraną szybkość i koduje pakiet danych zgodnie z wybraną szybkością w celu uzyskania zakodowanego pakietu (etap 220). Nadajnik dzieli następnie zakodowany pakiet na N B podpakietów, gdzie liczba N B także może być określona przez wybraną szybkość, a następnie dokonuje przetwarzania każdego podpakietu w celu uzyskania odpowiedniego bloku symboli danych (także w etapie 220). Nadajnik przesyła jeden blok symboli danych na raz z N T anten nadawczych aż przesłane zostaną wszystkie N B bloki symboli danych lub odebrany zostanie sygnał ACK z odbiornika dla pakietu danych (etap 222). [0029] Odbiornik odbiera każdy przesłany blok symboli danych za pośrednictwem N R anten odbiorczych (etap 230). Gdy tylko odbierany jest nowy blok symboli danych, odbiornik dokonuje wykrywania i dekodowania wszystkich bloków symboli danych, które zostały odebrane dla tego pakietu danych (etap 232). Odbiornik sprawdza także dekodowany pakiet w celu stwierdzenia, czy pakiet ten został dekodowany prawidłowo (dobry) czy błędnie (wyczyszczony) (także etap 232). Jeśli dekodowany pakiet jest wyczyszczony, wówczas odbiornik może wysłać sygnał NAK z powrotem do nadajnika, który wykorzystuje tę informację zwrotną do zainicjowania transmisji następnego bloku symboli danych dla pakietu danych. Alternatywnie, nadajnik może wysłać jeden blok symboli danych na raz, aż odebrany zostanie sygnał ACK z odbiornika, który może ale nie musi wysyłać z powrotem sygnałów NAK. Odbiornik kończy przetwarzanie pakietu danych, jeśli pakiet ten jest dekodowany prawidłowo lub jeśli odebrano wszystkie N B bloki symboli danych dla tego pakietu (etap 234). [0030] Fig. 2 przedstawia szczególny przykład transmisji IR w systemie MIMO. Transmisja IR może być także realizowana na inne sposoby i także leży to w zakresie niniejszego wynalazku. Transmisja IR może być realizowana zarówno w systemie z dupleksowym podziałem częstotliwości (FDD) jak i w systemie z dupleksowym podziałem czasu (TDD). Dla systemu typu FDD, docelowy kanał MIMO

10 10 oraz kanał zwrotny wykorzystują różne pasma częstotliwości i prawdopodobnie podlegają różnym warunkom kanału. W tym przypadku odbiornik może dokonywać estymacji docelowego kanału MIMO oraz wysyłać z powrotem wybraną szybkość, jak pokazano na Fig. 2. Dla systemu typu TDD docelowy kanał MIMO oraz kanał zwrotny dzielą to samo pasmo częstotliwości i prawdopodobnie podlegają takim samym warunkom kanału. W tym przypadku nadajnik może dokonywać estymacji kanału MIMO w oparciu o pilota wysyłanego przez odbiornik i wykorzystywać tę estymatę kanału do dokonania wyboru szybkości transmisji danych do odbiornika. Estymacja kanału oraz wybór szybkości mogą być wykonane przez odbiornik, nadajnik lub przez oba. [0031] Fig. 3 przedstawia transmisję IR w systemie MIMO. Odbiornik dokonuje estymacji kanału MIMO, wybiera szybkość r 1 i wysyła informację o wybranej szybkości do nadanika w szczelinie 0. Nadajnik odbiera wybraną szybkość z odbiornika, przetwarza pakiet danych (Pakiet 1) zgodnie z wybraną szybkością, po czym przesyła pierwszy blok symboli danych (Blok 1) dla tego pakietu danych w szczelinie 1. Odbiornik odbiera, dokonuje wykrywania i odkodowania pierwszego bloku symboli danych, stwierdza, że pakiet 1 jest dekodowany z błędem i wysyła w powrotem sygnał NAK w szczelinie 2. Nadajnik odbiera sygnał NAK i przekazuje drugi blok symboli danych (Blok 2) dla Pakietu 1 w szczelinie 3. Odbiornik odbiera Blok 2, dokonuje wykrywania i odkodowuje pierwsze dwa bloki symboli danych, stwierdza, iż pakiet 1 jest wciąż zakodowany z błędem, po czym wysyła z powrotem sygnał NAK w szczelinie 4. Transmisja bloków i odpowiedź w postaci sygnału NAK mogą powtarzać się dowolną liczbę razy. W przykładzie przedstawionym na Fig. 3, nadajnik odbiera sygnał NAK dla bloku symboli danych N x -1 razy i transmituje blok symboli danych N x razy dla Pakietu 1 w szczelinie m, gdzie N x oznacza liczbę mniejszą lub równą całkowitej liczbie bloków dla Pakietu 1. Odbiornik odbiera, dokonuje wykrywania i odkodowuje wszystkie N x bloków symboli danych odbieranych w Pakiecie 1, stwierdza, czy pakiet ten jest dekodowany prawidłowo, a także wysyła z powrotem sygnał ACK w szczelinie m+1. Odbiornik dokonuje także estymacji kanału MIMD, wybiera szybkość r 2 dla następnego pakietu danych, a także wysyła wybraną szybkość do nadajnika w szczelinie m+1. Nadajnik odbiera sygnał ACK dla bloku symboli danych N x i kończy transmisję Pakietu 1. Nadajnik dokonuje także przetworzenia następnego pakietu danych (Pakiet 2) zgodnie z wybraną szybkością oraz przesyła pierwszy blok symboli danych (Blok 1) dla Pakietu 2 w szczelinie m+2.

11 11 Przetwarzania w nadajniku i odbiorniku jest kontynuowane w taki sam sposób dla każdego pakietu danych transmitowanego za pośrednictwem kanału MIMO. [0032] Dla przykładu przedstawionego na Fig. 3 występuje opóźnienie jednej szczeliny dla odpowiedzi ACK/NAK z odbiornika dla każdej transmisji bloku. W celu poprawy wykorzystania kanału można dokonywać transmisji wielu pakietów danych w przeplocie. Przykładowo, pakiety danych dla jednego kanału mogą być transmitowane w trybie przeplatania. Przykładowo, pakiety danych dla jednego kanału ruchu mogą być transmitowane w szczelinach numerowanych nieparzyście, zaś pakiety danych w dla innego kanału ruchu mogą być transmitowane w szczelinach parzystych. Można także dokonywać przeplatania więcej niż dwóch kanałów, jeśli opóźnienie sygnału ACK/NAK jest dłuższe niż jedna szczelina. 1. Nadajnik [0033] Fig. 4A przedstawia schemat blokowy przykładu procesora danych TX 120 wewnątrz nadajnika 110. Procesor danych TX 120 odbiera pakiety danych, przetwarza każdy pakiet w oparciu o jego wybraną szybkość i dostarcza N B bloków symboli danych dla tego pakietu. Fig. 5 przedstawia proces przetwarzania jednego pakietu danych przez procesor danych TX 120. [0034] Wewnątrz procesora danych TX 120 generator 412 cyklicznej kontroli nadmiarowej (CRC) odbiera pakiet danych, generuje wartości CRC dla pakietu danych i dołącza wartość CRC do końca pakietu danych w celu uformowania sformatowanego pakietu. Wartość CRC stosowana jest przez odbiornik do sprawdzenia czy pakiet jest dekodowany prawidłowo czy błędnie. Zamiast CRC stosowane mogą być także inne kody wykrywania błędu. Następnie koder 414 kodowania korekcyjnego (FEC) koduje sformatowany pakiet zgodnie ze schematem kodowania lub szybkością kodowania wskazaną przez wybraną szybkość i dostarcza zakodowany pakiet lub słowo kodowe. Kodowanie zwiększa niezawodność transmisji danych. Koder 414 FEC może stosować kod blokowy, kod splotowy, kod Turbo, inny kod lub kombinację powyższych. [0035] Fig. 4B przedstawia schemat blokowy równolegle połączonego kodera splotowego (lub Turbo kodera) 414a, który może być stosowany jako koder 414 FEC z Fig. 4A. Turbo koder 414a zawiera dwa składowe kodery splotowe 452a i 452b, układ przeplatania (interleaver) 454 kodu, a także multiplekser (MUX) 456. Układ przeplatania 454 kodu dokonuje przeplatania bitów danych w sformatowanym

12 12 pakiecie (oznaczonym jako {d}) zgodnie ze schematem przeplatania kodu. Składowy koder 452a odbiera i koduje bity danych z pierwszym składowym kodem i dostarcza pierwsze bity parzystości (oznaczone jako {c p1 }). Podobnie składowy koder 452b odbiera i koduje przeplatane bity danych z układu przeplatania 454 kodu z drugim składowym kodem i dostarcza drugie bity parzystości (oznaczone jako {c p2 }). Składowe kodery 452a i 452b mogą stosować dwa rekurencyjne systematyczne składowe kody ze schematem kodowania R 1 i R 2, odpowiednio, gdzie wartość R 1 może być równa, ale nie musi być równa wartości R 2. Multiplekser 456 odbiera i multipleksuje bity danych oraz bity parzystości ze składowych koderów 452a i 452b oraz dostarcza zakodowany pakiet bitów (oznaczony jako {c}). Zakodowany pakiet zawiera bity danych {d}, które określa się także jako bity systematyczne i oznacza jako {c data }, po których następują pierwsze bity parzystości {c p1 }, a następnie drugie bity parzystości {c p2 }. [0036] Odwołując się ponownie do Fig. 4A, partycjonująca jednostka 416 odbiera i dokonuje podziału zakodowanego pakietu na N B zakodowanych podpakietów, gdzie liczba N B może być zależna od wybranej szybkości i wskazana przez zmienną sterującą partycjonowania pochodzącą z kontrolera 140. Pierwszy zakodowany podpakiet zawiera zwykle wszystkie systematyczne bity oraz zero lub większą liczbę bitów parzystości. Pozwala to odbiornikowi na odtworzenie pakietu danych z pierwszym zakodowanym podpakietem w dogodnych warunkach kanału. Pozostałych N B -1 zakodowanych podpakietów zawiera pozostałe pierwsze i drugie bity parzystości. Każdy z tych N B -1 zakodowanych podpakietów zazwyczaj zawiera kilka pierwszych bitów parzystości i kilka drugich bitów parzystości, przy czym bity parzystości brane są na całym pakiecie danych. Przykładowo, jeśli liczba N B = 8, zaś pozostałe pierwsze i drugie bity parzystości mają indeksy zaczynające się od 0, wówczas drugi zakodowany podpakiet może zawierać bity 0, 7, 14,... spośród pozostałych pierwszych i drugich bitów parzystości, trzeci zakodowany podpakiet może zawierać bity 1, 8, 15,... spośród pozostałych pierwszych i drugich bitów parzystości i tak dalej, zaś ósmy i ostatni zakodowany podpakiet może zawierać bity 6, 13, 20,... spośród pozostałych pierwszych i drugich bitów parzystości. Udoskonalone dekodowanie można uzyskać poprzez rozprowadzenie bitów parzystości na pozostałych N B -1 zakodowanych podpakietów. [0037] Kanałowy układ przeplatania 420 zawiera N B blokowych układów przeplatania od 422a do 422nb, które odbierają N B zakodowanych podpakietów z partycjonującej

13 13 jednostki 416. Każdy blokowy układ przeplatania 422 dokonuje przeplatania (to jest zmiany porządku) bitów kodu dla swojego podpakietu zgodnie ze schematem przeplatania i dostarcza podpakiet z przeplataniem. Przeplatanie daje dywersyfikację czasu, częstotliwości i/lub dywersyfikację przestrzenną dla bitów kodu. Obecny jest multiplekser 424, który łączy się ze wszystkimi N B blokowymi układami przeplatania od 422a do 422nb i zapewnia N B podpakietów z przeplataniem, jeden podpakiet na raz, przy czym, jeśli jest skierowana, zmienną sterującą transmisji IR z kontrolera 140. W szczególności multiplekser 424 dostarcza najpierw podpakiet z przeplataniem z blokowego układu przeplatania 422a, a następnie podpakiet z przeplataniem z blokowego układu przeplatania 422b i tak dalej, a na koniec podpakiet z przeplataniem z blokowego układu przeplatania 422nb. Multiplekser 424 dostarcza następny podpakiet z przeplataniem, jeśli dla tego pakietu danych odbierany jest sygnał NAK. Wszystkich N B blokowych układów przeplatania od 422a do 422nb może być wyczyszczonych, kiedy tylko jest odebrany sygnał ACK. [0038] Jednostka 426 mapowania symboli, która odbiera podpakiety z przeplataniem z kanałowego układu przeplatania 420 i mapuje dane z przeplataniem w każdym podpakiecie do symboli modulacji. Mapowanie symboli wykonywane jest zgodnie ze schematem modulacji wskazywanym przez wybraną szybkość. Mapowane symboli można uzyskać poprzez 1) grupowanie zbiorów B bitów w celu utworzenia binarnych B-bitowych wartości, gdzie liczba B 1, oraz 2) mapowanie każdej B-bitowej wartości do punktu w konstelacji sygnału zawierającej 2 B punktów. Ta konstelacja sygnału odpowiada wybranemu schematowi modulacji, który może być schematem BPSK, QPSK, 2 B -PSK, 2 B -QAM i tak dalej. Określenie symbol danych, w niniejszym znaczeniu oznacza symbol modulacji dla danych, zaś określenie symbol pilota jest symbolem modulacji dla pilota. Jednostka 426 mapowania symboli zapewnia blok symboli danych dla każdego kodowanego podpakietu, jak pokazano na Fig. 5. [0039] Dla każdego pakietu danych procesor danych TX 120 zapewnia N B bloków symboli danych, które kolektywnie zawierają symbole danych N SYM i mogą być oznaczone jako {s}=[s 1 s 2... s NSYM ]. Każdy symbol danych s i, gdzie i =1,... N SYM, otrzymywany jest poprzez mapowanie B bitów następująco s i = map (b i ), gdzie b i = [b i, 1, b i, 2... b i, B ]. [0040] Opisane tutaj techniki transmisji IR mogą być realizowane w systemie MIMO z pojedynczą nośną, który wykorzystuje jedną nośną do transmisji danych oraz w systemie MIMO o wielu nośnych, który wykorzystuje wiele nośnych do transmisji

14 14 danych. Wiele nośnych może być dostarczane poprzez multipleksowanie z ortogonalnym podziałem częstotliwości (OFDM), dzięki innym technikom modulacji o wielu nośnych, lub zastosowaniem innych rozwiązań. Technika OFDM skutecznie dzieli całe pasmo systemu na liczne (N F ) ortogonalne podpasma, które są także wspólnie określane jako tony, pojemniki, czy kanały częstotliwości. W przypadku OFDM każde podpasmo jest powiązane z odpowiednią nośną, która może być modulowana danymi. [0041] Przetwarzanie wykonywane przez przestrzenny procesor TX 130 i jednostkę 132 nadajnika wewnątrz nadajnika 110 jest zależne od tego, czy jeden lub wiele pakietów danych przekazywanych jest jednocześnie i czy do transmisji danych stosuje się jedną czy większą liczbę nośnych. Poniżej opisano niektóre przykładowe konstrukcje dla tych dwóch jednostek. Dla prostoty następujący opis zakłada pełno zakresowy kanał MIMO z N S = N T N R. W tym przypadku jeden symbol modulacji może być transmitowany z każdej z N T anten nadawczych dla każdego podpasma w każdym okresie symbolu. [0042] Fig. 6A przedstawia schemat blokowy przestrzennego procesora TX 130a i jednostki 132a nadajnika, które mogą być stosowane do transmisji IR jednego pakietu na raz w systemie MIMO z pojedynczą nośną. Przestrzenny procesor TX 130a zawiera multiplekser/demultiplekser (MUX/DEMUX) 610, który odbiera blok symboli danych i dokonuje demultipleksowania symboli danych w bloku na N T podbloków dla N T anten nadawczych. Multiplekser/demultiplekser 610 multipleksuje także symbole pilotujące (na przykład multipleksowanie z podziałem czasu (TDM)) i zapewnia N T sekwencji symboli transmisji dla N T anten nadawczych. Każda sekwencja symbolu transmisji jest przeznaczona do transmisji od jednej anteny nadawczej w jednej szczelinie. Każdy transmisyjny symbol może być przeznaczony dla symbolu danych lub symbolu pilotującego. [0043] Jednostka 132a nadajnika zawiera N T jednostek TX RF od 652a do 652t dla N T anten nadawczych. Każda jednostka TX RF 652 odbiera i kondycjonuje odpowiednią sekwencję transmisji z przestrzennego procesora TX 130a w celu generowania modulowanego sygnału. N T modulowanych sygnałów z jednostek TX RF od 652a do 652t przesyłane są z N T anten nadawczych, odpowiednio od 672a do 672t. [0044] Fig. 6B przedstawa schemat blokowy przestrzennego procesora TX 130b i jednostki 132a nadajnika, które mogą być stosowane do transmisji IR wielu pakietów

15 15 na raz w systemie MIMO z pojedynczą nośną. Przestrzenny procesor TX 130b zawiera jednostkę 620 mnożenia macierzy, która odbiera N P bloków symboli danych przeznaczonych do transmisji w jednej szczelinie, gdzie 1 N P N S. Jednostka 620 wykonuje mnożenie macierzy symboli danych w N P blokach z macierzą bazową transmisji i macierzą diagonalną następująco:, Równanie (1) gdzie: s oznacza wektor danych o wymiarach {N T x 1}, oznacza prekondycjonowany wektor danych o wymiarach {N T x 1}, M oznacza macierz bazową transmisji o wymiarach {N T x N T }, która jest macierzą unitarną, a Λ jest macierzą diagonalną o wymiarach {N T x N T }. [0045] Wektor s zawiera N T elementów dla N T anten nadawczych, przy czym N P elementów jest ustawionych dla N P symboli danych z N P bloków, zaś pozostałe N T - N P elementów jest ustawionych na zero. Wektor zawiera N T elementów dla N T prekondycjonowanych symboli, które mają być wysłane z N T anten nadawczych w jednym okresie symboli. Macierz bazowa transmisji M pozwala na wysłanie każdego bloku symboli danych ze wszystkich N T anten nadawczych. Dzięki temu, możliwe jest, aby wszystkie N P bloki symboli danych podlegały podobnym warunkom kanału a ponadto pozwala to na zastosowanie jednej szybkości dla wszystkich N P pakietów danych. Macierz M pozwala także na wykorzystanie dla transmisji danych pełnej mocy p ont każdej anteny nadawczej. Macierz M może być określona jako: gdzie U jest macierzą Walsh-Hadamard a. Macierz M może być także określona jako: gdzie V jest macierzą dyskretnej transformaty Fouriera (DTF) z (k,i) określonym jako: gdzie m jest indeksem wiersza a n jest indeksem kolumny w macierzy V, przy czym m = 1,... N T oraz n = 1,... N T. Macierz diagonalna Λ może być wykorzystywana do alokacji różnych mocy transmisji dla N P bloków symboli danych,

16 16 spełniając warunek ograniczenia całkowitej mocy transmisji P tot dla każdej anteny nadawczej. Skuteczna odpowiedź kanału obserwowana przez odbiornik wynosi wówczas H eff = HM. Ten schemat transmisji opisany jest bardziej szczegółowo we wspólnym zgłoszeniu patentowym USA nr 10/367,234 zatytułowanym "Rate Adaptive Transmission Scheme for MIMO Systems," złożonym 14 lutego, [0046] Multiplekser 622 odbiera prekondycjonowane symbole z jednostki 620 mnożenia macierzy, dokonuje multipleksowania w symbolach pilotujących i dostarcza N T sekwencji symboli transmisji dla N T anten nadawczych. Jednostka 132a nadajnika odbiera i kondycjonuje N T sekwencji symboli transmisji i generuje N T modulowanych sygnałów. [0047] Fig. 6C przedstawia schemat blokowy przestrzennego procesora TX 130a i jednostki 132b nadajnika, które mogą być stosowane do transmisji IR jednego pakietu na raz w systemie MIMO-OFDM. W obrębie przestrzennego procesora TX 130a multiplekser/demultiplekser 610 odbiera i demultipleksuje symbole danych, multipleksuje symbole pilotujące i dostarcza N T sekwencji symboli transmisji dla N T anten nadawczych. [0048] Jednostka 132b nadajnika zawiera N T modulatorów OFDM od 660a do 660t oraz N T jednostek TX RF od 666a do 666t dla N T anten nadawczych. Każdy modulator OFDM 660 zawiera jednostkę 662 odwrotnej szybkiej transformacji Fouriera (IFFT) 662 oraz generator 664 prefiksu cyklicznego. Każdy modulator OFDM 660 odbiera odpowiednią sekwencję symboli transmisji z przestrzennego procesora TX 130a i grupuje każdy zbiór N F symboli transmisji i zerowe wartości sygnałów dla N F podpasm. (Podpasma nie wykorzystywane do transmisji danych wypełniane są zerami). Jednostka 1FFT 662 dokonuje transformacji każdego zbioru N F symboli transmisji i zer do dziedziny czasu z wykorzystaniem N F -punktowej odwrotnej szybkiej transformaty Fouriera i dostarcza odpowiedni transformowany symbol, który zawiera N F czipów. Generator 664 prefiksu cyklicznego powtarza fragment każdego transformowanego symbolu w celu otrzymania odpowiedniego symbolu OFDM, który zawiera N F + N cp czipów. Powtórzony fragment określany jest jako prefiks cykliczny, zaś N cp oznacza liczbę powtarzanych czipów. Prefiks cykliczny zapewnia, iż symbol OFDM zachowuje swoje właściwości ortogonalne w obecności wielościeżkowego opóźnienia powodowanego przez wybiórczy pod względem częstotliwości zanik sygnału (to jest odpowiedź częstotliwościową, która nie jest płaska). Generator 664 prefiksu cyklicznego dostarcza sekwencję symboli OFDM dla

17 17 sekwencji symboli transmisji, która jest dalej kondycjonowana przez powiązaną jednostkę TX RF 666 w celu wygenerowania modulowanego sygnału. [0049] Fig. 7A przedstawia demultipleksowanie bloku symboli danych dla przykładowego systemu MIMO-OFDM z czterema antenami nadawczymi (N T = 4) i 16 podpasmach (N F =16). Blok symboli danych można oznaczyć jako {s} = [s 1 s 2... s NSYM ]. Dla przykładu przedstawionego na Fig. 7A demultipleksowanie wykonywane jest tak, że pierwsze cztery symbole danych od s 1 do s 4 w bloku wysyłane są w podpaśmie 1 anten nadawczych od 1 do 4, odpowiednio, następne cztery symbole danych od s 5 do s 8 są wysyłane w podpasmie 2 anten nadawczych od 1 do 4 i tak dalej. [0050] Fig. 6D przedstawia schemat blokowy przestrzennego procesora TX 130c i jednostki 132b nadajnika, które mogą być wykorzystywane do transmisji IR licznych pakietów jednocześnie w systemie MIMO-OFDM. W obrębie przestrzennego procesora TX 130c multiplekser/demultiplekser 630 odbiera N P bloków symboli danych, gdzie 1 N P N S i dostarcza symbole danych w każdym bloku do różnych podpasm i różnych anten nadawczych, jak zilustrowano poniżej. Multiplekser/demultiplekser 630 multipleksuje także symbole pilotujące i dostarcza N T sekwencji symboli transmisji dla N T anten nadawczych. [0051] Fig. 7B przedstawia przykład multipleksowania/demultipleksowania dwóch bloków symboli danych (N P = 2) dla przykładowego systemu MIMO-OFDM z czterema antenami nadawczymi (N T = 4) i 16 podpasmami. Dla pierwszego bloku symboli danych, pierwsze cztery symbole danych s 1,1, s 1,2, s 1,3 i s 1,4 przesyłane są odpowiednio w podpasmach 1, 2, 3 i 4 odpowiednio anten nadawczych 1, 2, 3, 4. Następne cztery symbole danych s 1,5, s 1,6, s 1,7 i s 1,8 rozmieszczają się cyklicznie i przesyłane są w podpasmach odpowiednio 5, 6, 7, 8 anten nadawczych 1, 2, 3, 4. Dla drugiego bloku symboli danych pierwsze cztery symbole danych s 2,1, s 2,2, s 2,3, s 2,4 przesyłane są w podpasmach odpowiednio 1, 2, 3, 4 odpowiednich anten nadawczych 3, 4, 1 i 2. Następne cztery symbole danych s 2,5, s 2,6, s 2,7, s 2,8 rozmieszczają się cyklicznie i przesyłane są w podpasmach odpowiednio 5, 6, 7, 8 odpowiednich anten nadawczych 3, 4, 1 i 2. Dla przykładu wykonania przedstawionego na Fig. 7B zbiór N F wartości w dziedzinie częstotliwości dla każdej anteny nadawczej dla każdego okresu symbolu zawiera symbole transmisji dla niektórych podpasm i zera dla innych podpasm.

18 18 [0052] Fig. 7B przedstawa transmisję dwóch bloków symboli danych jednocześnie w N F podpasmach i N T antenach nadawczych. Zasadniczo jednocześnie w tych podpasmach i antenach nadawczych przesyłana może być dowolna liczba bloków symboli danych. Przykładowo na Fig. 7B przesyłać można jednocześnie jeden, dwa, trzy lub cztery bloki symboli danych. Jednakże liczba bloków symboli danych, jaka może być niezawodnie przesyłana w tym samym czasie zależy od rangi kanału MIM4, tak iż liczba N P powinna być mniejsza lub równa liczbie N S. Schemat transmisji przedstawiony na Fig. 7B pozwala na łatwą adaptację transmisji różnych liczb bloków symboli danych jednocześnie w oparciu o rangę kanału MIM4. [0053] Dla przykładu przedstawionego na Fig. 7B każdy blok symboli danych jest transmitowany diagonalnie na N F podpasmach i ze wszystkich N T anten nadawczych. Daje to zróżnicowanie zarówno pod względem częstotliwości jak i rozkładu przestrzennego dla wszystkich N P bloków symboli danych jednocześnie przesyłanych, co pozwala na zastosowanie jednej szybkości dla wszystkich pakietów danych. Jednakże zastosować można także różne szybkości dla różnych pakietów danych przesyłanych jednocześnie. Zastosowanie różnych szybkości może dawać lepsze efekty w przypadku niektórych odbiorników, jak na przykład odbiornik liniowy, który nie realizuje schematu IDD. Transmisja IR wielu pakietów danych jednocześnie z różnymi szybkościami opisana jest w zgłoszeniu patentowym USA 10/785,292, zatytułowanym "Incremental Redundancy Transmission for Multiple Parallel Channels in a MIMO Communication System," złożonym 23 lutego, [0054] Multipleksowanie/demultipleksowanie może być także wykonywane w inny sposób, również uzyskując zróżnicowanie zarówno pod względem częstotliwości jak i rozkładu przestrzennego. Przykładowo multipleksowanie/demultipleksowanie może być tego rodzaju, że wszystkie N F podpasma każdej anteny nadawczej wykorzystywane są do przeniesienia symboli transmisji. Ze względu na to, że całkowita moc każdej anteny nadawczej jest ograniczona do wartości P ant, ilość dostępnej mocy transmisji dla każdego symbolu transmisji zależy od liczby podpasm przenoszących symbole transmisji. [0055] Odwołując się ponownie do Fig. 6D, jednostka 132b nadajnika odbiera i kondycjonuje N T sekwencji symboli transmisji od przestrzennego procesora TX 130c i generuje N T modulowanych sygnałów. 2. Odbiornik

19 19 [0056] Fig. 8A przedstawia schemat blokowy odbiornika 150a, który stanowi przykład odbiornika 150 z Fig. 1. W odbiorniku 150a N R anten odbiorczych od 810a do 810r odbiera N T modulowanych sygnałów transmitowanych przez nadajnik 110 i dostarcza N R odebranych sygnałów do jednostek N R RX RF 812a do 812r, odpowiednio, wewnątrz odbiorczej jednostki 154. Każda jednostka RX RF 812 kondycjonuje i digitalizuje swój odebrany sygnał i dostarcza strumień symboli/czipów. Dla systemu MIMO z pojedynczą nośną demodulatory OFDM od 814a do 814r nie są wymagane i każda jednostka RX RF 812 dostarcza strumień symboli bezpośrednio do odpowiedniego demultipleksera 816. Dla systemu MIMO-OFDM każda jednostka RX RF 812 dostarcza strumień czipów do odpowiedniego demodulatora OFDM 814. Każdy demodulator OFDM 814 wykonuje demodulację OFDM na swoim strumieniu czipów poprzez 1) usunięcie prefiksu cyklicznego w każdym odebranym symbolu OFDM w celu otrzymania odebranego transformowanego symbolu, a także 2) dokonanie transformacji każdego odebranego transformowanego symbolu do dziedziny częstotliwości z szybką transformatą Fouriera (FFT) w celu otrzymania N F odebranych symboli dla N F podpasm. Dla obydwu systemów, demultipleksery od 816a do 816r odbierają N R strumieni symboli z jednostek RX RF 812 lub demodulatorów OFDM 814, dostarczają N R sekwencji odebranych symboli (dla danych) dla każdej szczeliny do przestrzennego procesora RX 160a, i dostarczają odebrane symbole pilotujące do kanałowego estymatora 172. [0057] Przestrzenny procesor RX 160a zawiera detektor 820 i multiplekser 822. Detektor 820 dokonuje przestrzenneg lub przestrzenno-czasowego przetwarzania (lub wykrywania ) na N R odebranych sekwencjach symboli w celu otrzymania N T wykrytych sekwencji symboli. Każdy wykryty symbol stanowi estymatę symbolu danych przesłanego przez nadajnik. Detektor 820 może realizować detektor MRC z sumowaniem mocy odbieranych wielodrogowo (maximal ratio combining), detektor ZF z wymuszeniem zera (określany także jako detektor z odwróceniem macierzy korelacji kanału (CCMI)), detektor z minimalnym błędem średniokwadratowym (MMSE), detektor MMSE-liniowy korektor (MMSE-LE), detektor z decyzyjnym sprzężeniem zwrotnym (DFE) lub innego rodzaju detektor/korektor. Wykrywanie może być wykonywane w oparciu o estymatę macierzy odpowiedzi kanału H, jeśli przestrzenne przetwarzanie nie jest wykonywane w nadajniku. Alternatywnie wykrywanie może być wykonywane w oparciu o skuteczną macierz odpowiedzi kanału H eff = HM, jeśli symbole danych są wstępnie przemnożone z macierzą

20 20 bazową transmisji M w nadajniku dla systemu MIMO z pojedynczą nośną. Dla uproszczenia w poniższym opisie zakłada się, iż macierz bazowa transmisji M nie była wykorzystywana. [0058] Model systemu MIMO-OFDM można wyrazić jako: Równanie (2) gdzie: s(k) oznacza wektor {N T x 1} o N T elementach dla N T symboli danych transmitowanych z N T anten nadawczych na podpasmie k; r(k) oznacza odbiorczy wektor {N T x 1} o N R elementach dla N R odebranych symboli otrzymanych za pośrednictwem N R anten odbiorczych na podpasmie k; H(k) oznacza macierz odpowiedzi kanału {N R x N T } dla podpasma k; a n(k) oznacza wektor addytywnego gaussowskiego szumu białego (AWGN) Zakłada się, że wektor n(k) ma zerową średnią i macierz kowariancji Λ n =σ 2 l, gdzie σ 2 oznacza wariancję szumu, zaś l oznacza macierz unitarną z jedynkami na przekątnej i zerami poza nią. [0059] Dla systemu NEEMO-OFDM odbiornik dokonuje wykrywania odrębnie dla każdego podpasma wykorzystywanego do transmisji danych. Następujący opis podany jest dla jednego podpasma i dla uproszczenia opisu matematycznego pominięto indeks podpasma k. Następujący opis może być także stosowany dla systemu MIMO z pojedynczą nośną. Dla uproszczenia zakłada się, że wektor s zawiera N T symboli danych wysyłanych z N T anten nadawczych. [0060] Przestrzenne przetwarzanie dokonywane przez detektor MRC może być wyrażone jako: gdzie Równanie (3) W mrc oznacza odpowiedź detektora MRC, którą jest W mrc = H; jest wektorem {N T x 1} zawierającym wykryte symbole dla detektora MRC; zaś H oznacza sprzężoną transpozycję. Wykryty symbol dla anteny nadawczej i można wyrazić jako: gdzie w mrc,i oznacza i-tą kolumnę W mrc i podane jest jako w mrc,i = h i, gdzie h i jest wektorem odpowiedzi kanału pomiędzy antenami nadawczymi i a N R antenami odbiorczymi.

21 21 [0061] Przestrzenne przetwarzanie wykonywane przez detektor MMSE można wyrazić jako: Równanie (4) gdzie W mmse = (HH H + σ 2 I) -1 H dla detektora MMSE. Odpowiedź detektora MMSE dla anteny nadawczej i można wyrazić jako w mmse,j = (HH H + σ 2 I) -1 h i. [0062] Przestrzenne przetwarzanie wykonywane przez detektor z wymuszeniem zera może być wyrażona jako: Równanie (5) gdzie W zf = H(H H H) -1 dla detektora z wymuszeniem zera. Odpowiedź detektora z wymuszeniem zera dla i-tej anteny nadawczej można wyrazić jako w zf = h i (H H H) -1. [0063] Dla każdej szczeliny detektor 820 dostarcza N T wykrytych sekwencji symboli, które odpowiadają N T elementom. Multiplekser 822 odbiera N T wykrytych sekwencji symboli z detektora 820 i wykonuje przetwarzanie komplementarne do przetwarzania wykonanego przez przestrzenny procesor TX 130 w nadajniku. Jeśli w każdej szczelinie transmitowany jest tylko jeden blok symboli danych, jak na przykład dla przestrzennego procesora TX 130a z Fig. 6A i 6C, wówczas multiplekser 822 multipleksuje wykryte symbole w N T sekwencjach do jednego wykrytego bloku symboli. Jeśli w każdej szczelinie transmitowane są liczne bloki symboli danych, jak na przykład dla przestrzennego procesora TX 130b i 130c odpowiednio, z Fig. 6B i 6D, wówczas, multiplekser 822 multipleksuje i demultipleksuje wykryte symbole w N T sekwencjach do postaci N P wykrytych bloków symboli (nie pokazanych na Fig. 8A). W dowolnym przypadku każdy wykryty blok symboli stanowi estymatę bloku symboli danych transmitowanego przez nadajnik. [0064] Estymator 172 kanału dokonuje estymacji macierzy odpowiedzi kanału H dla kanału MIMO oraz poziomu szumu dla odbiornika (na przykład w oparciu o odebrane symbole pilotujące) i dostarcza estymaty kanału dla kontrolera 180. Wewnątrz kontrolera 180 jednostka 176 przeznaczona do obliczeń macierzowych uzyskuje odpowiedź detektora W (która może być odpowiedzią W mrc, W mmse, W zf ) w oparciu o estymowaną macierz odpowiedzi kanału, zgodnie z tym, co opisano powyżej i dostarcza odpowiedź detektora do detektora 820. Detektor 820 dokonuje wstępnego przemnożenia wektora r odebranych symboli z odpowiedzią detektora W w celu otrzymania wektora wykrytych symboli. Selektor szybkości 174 (który realizowany

22 22 jest przez kontroler 180 dla przykładu odbiornika przedstawionego na Fig. 8A) dokonuje wyboru szybkości w oparciu o estymaty kanału, jak opisano poniżej. Obecna jest podręczna tabela (LUT) 184, która przechowuje zbiór szybkości obsługiwanych przez system NDMO oraz zbiór wartości parametrów związanych z każdą szybkością (na przykład przepływność danych, wielkość pakietu, schemat kodowania czy szybkość kodowania, schemat modulacji i inne dla każdej szybkości) Selektor szybkości 174 sięga do tabeli LUT 184 po informację wykorzystywaną przy dokonywaniu wyboru szybkości. [0065] Fig. 8B przedstawia schemat blokowy procesora danych RX 170a, który stanowi jeden przykład procesora danych RX 170 z Fig. 1 i 8A. Wewnątrz procesora danych RX 170a jednostka 830 demapowania symboli odbiera wykryte bloki symboli z przestrzennego procesora RX 160a, jeden blok na raz. Dla każdego wykrytego bloku symboli jednostka 830 demapowania symboli dokonuje demodulacji wykrytych symboli zgodnie ze schematem modulacji zastosowanym dla tego bloku (wskazywanym przez zmienną demodulacji z kontrolera 180) i dostarcza zdemodulowany blok danych do kanałowego układu przeplatania 840. Kanałowy układ przeplatania 840 zawiera demultiplekser 842 oraz N B blokowych układów przeplatania od 844a do 844nb. Przed odebraniem nowego pakietu danych, blokowe układy przeplatania od 844a do 844nb są inicjowane przez kasowanie. W wyniku skasowania nadawana jest wartość, która zastępuje brakujący bit kodu (to znaczy taki, który nie został jeszcze odebrany) i nadaje jej się odpowiednią wagę w procesie dekodowania. Multiplekser 842 odbiera zdemodulowane bloki danych z jednostki 830 demapowania symboli i dostarcza każdy zdemodulowany blok danych do odpowiedniego blokowego układu przeplatania 844. Każdy blokowy układ przeplatania 844 dokonuje przeplatania odwrotnego ze zdemodulowanych danych w swoim bloku w sposób komplementarny do procesu przeplatania wykonanego dla tego bloku w nadajniku. Jeśli przeplatanie jest uzależnione od wybranej szybkości, wówczas kontroler 180 dostarcza zmienną sterującą usuwania przeplatania do blokowych układów przeplatania 844, jak oznaczono linią przerywaną. [0066] Gdy tylko z nadajnika odbierany jest nowy blok symboli danych dla pakietu danych, wykonuje się nową procedurę dekodowania na wszystkich blokach odebranych dla tego pakietu. Obecna jest jednostka 848 ponownego składania, która formuje pakiet danych poddanych przeplataniu odwrotnemu dla kolejnego etapu dekodowania. Pakiet danych poddanych przeplataniu odwrotnemu zawiera (1) bloki